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  • 数据库范式之间关系

    千次阅读 2015-04-08 22:52:01
    1. 第一范式(1NF):属性不可拆分 或 无重复的列 这个简单,就是一个属性不允许再分成多个属性来建立列。事实上,在目前的DBMS中是不可能拆分属性的,因为他们不允许这么做。 2. 第二范式(2NF):每一个非主...

    1. 第一范式(1NF):属性不可拆分 或 无重复的列

    这个简单,就是一个属性不允许再分成多个属性来建立列。事实上,在目前的DBMS中是不可能拆分属性的,因为他们不允许这么做。

    2. 第二范式(2NF):每一个非主属性完全函数依赖与码1nf-2nf :消除非主属性对码的部分函数依赖)

    先讲讲什么是部分函数依赖。

    部分函数依赖,就是多个属性决定另一个属性,但事实上,这多个属性是有冗余的。例如,(学号,班级)->姓名,事实上,只需要学号就能决定姓名,因此班级是冗余的,应该去掉。

    满足第二范式的数据库设计必须先满足第一范式。

    因此第二范式的目标就是消除函数依赖关系中左边存在的冗余属性。

    3.第三范式(3NF):每一个非主属性既不部分依赖于码也不传递依赖于码(2nf-3nf :消除非主属性对码的传递函数依赖)

    不依赖于其他非主属性(消除传递依赖)。

    满足第三范式的数据库必须先满足第二范式。

    也就是,数据库中的属性依赖仅能依赖于主属性,不存在于其他非主属性的关联。

    例如,图书,图书室的关系。图书包括编号、出版商、页码等信息,图书室包括图书室编号、所存图书(外键)。其中,图书室的表中不应该存储任何图书的具体信息(例如,出版商。。),而只能通过主键图书编号来获得对应图书的信息。

    4.BC范式(BCNF):(3nf-bcnf:消除主属性对码的部分和传递函数依赖)

    (1)所有非主属性对每一个码都是完全函数依赖;

    (2)所有的主属性对于每一个不包含它的码,也是完全函数依赖;

    (3)没有任何属性完全函数依赖于非码的任意一个组合。

    R属于3NF,不一定属于BCNF,如果R属于BCNF,一定属于3NF。

    5.第四范式(4NF):(bcnf-4nf:消除非平凡且非函数依赖的多值依赖)

    对于每一个X->Y,X都能找到一个候选码( 若关系中的某一属性组的值能唯一地表示一个元组,而其真子集不行,则称该属性组为候选码)。

    最后举个例子(网上的):

    学生表
    学号
    姓名
    教师学生关系编号
    系编号
    爱好编号
    一范式,就是表里的字段不能在划分属性了。
    二范式,满足一范式基础,表里不存在与学号没关系的信息
    三范式,满足二范式的基础上,表里不存在其他字段的关联,
    BC范式,满足三范式的基础上,就是学生表里的每行都不存在重复的信息
    第四范式,满足BC范式,就是连爱好这样字段,也不能出现 ”篮球,足球“;要建立一个爱好编号表,
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  • 1NF是关系模式应具备的最起码的条件,如果数据库设计不能满足第一范式,就不称为关系数据库。也就是说,只要是关系数据库,就一定满足第一范式。 反例1: 卡号 学号 姓名 性别 院系班级 余额 用户id 用户...


    数据库范式_360百科


    概述

    • 设计关系数据库时,遵从不同的规范要求,设计出合理的关系型数据库,这些不同的规范要求被称为不同的范式。
    • 各种范式呈递次规范,越高的范式数据库冗余越小。
    • 目前关系数据库有六种范式:第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、巴斯-科德范式(BCNF)、第四范式(4NF)和第五范式(5NF,又称完美范式)。

    满足最低要求的叫第一范式,简称1NF;在第一范式的基础上满足进一步要求的称为第二范式,简称2NF,其余范式以此类推。六大范式之间关系如下:

    5 N F ⊂ 4 N F ⊂ B C N F ⊂ 3 N F ⊂ 2 N F ⊂ 1 N F 5NF \subset 4NF \subset BCNF \subset 3NF \subset 2NF \subset 1NF 5NF4NFBCNF3NF2NF1NF

    在这里插入图片描述
    范式的严格程度按上面的层级关系依次递增,后面的范式必须在满足前面范式的基础上增加该范式独有规范才能称为满足该范式。

    一般说来,数据库只需满足第三范式(3NF)就行了。

    第一范式-1NF

    定义:数据库表中的字段都是单一属性的,不可再分。

    简单的说,每一个属性都是原子项,不可分割。(保证每列不可拆

    1NF是关系模式应具备的最起码的条件,如果数据库设计不能满足第一范式,就不称为关系型数据库。也就是说,只要是关系型数据库,就一定满足第一范式。

    检查是否满足第一范式有如下几种方法:

    • 属性的值是否超出定义的范畴(无关值)
    • 属性的定义是否存在重复或交叉
    • 检查是否有重复属性组(可拆分为多个属性)

    例如:

    • 时间(2020年12月13日 18:29:02)可以分为日期(2020年12月13日)和时间(18:29:02)
    • 地址(河北省张家口市桥东区朝阳西大街18号)可以分为省(河北省)市(张家口市)县/区(桥东区)地址(朝阳西大街18号)

    仅用第一范式来规范表格是远远不够的,依然会存在数据冗余过大删除异常插入异常修改异常的问题,此时就需要引入规范化概念,将其转化为更标准化的表格,减少数据依赖。

    规范化: 低级的关系模式通过模式分解可以转化为若干个高一级范式的关系模式的集合,这个过程叫做规范化。

    第二范式-2NF

    定义:数据库表中不存在非关键字段对任一候选关键字段的部分函数依赖,即符合第二范式。

    简单来说:保证一张表只描述一件事情

    函数依赖-百度百科
    如果一个表中某一个字段A的值是由另外一个字段或一组字段B的值来确定的,就称为A函数依赖于B。

    2NF可以减少插入异常,删除异常和修改异常。

    简单的说,一方面,第二范式肯定要满足第一范式,否则就没有必要谈第二范式。

    另一方面,当某张表中的非主键信息不是由整个主键函数来决定时,即存在依赖于该表中不是主键的部分或者依赖于主键一部分的部分时,通常会违反2NF。

    例如:学号决定了学生信息,订单编号好决定了订单信息,商品编号决定商品信息,这都是直接依赖(2NF可以容纳3NF所不可容纳的“传递依赖”?)

    第三范式

    定义:在第二范式的基础上,数据表中如果不存在非关键字段对任一候选关键字段的传递函数依赖则符合3NF。

    • 简单来说:保证每个属性都与主键直接相关消除传递依赖消除冗余:保证一种信息只在一个表中出现

    例如:学号决定了学生信息,也决定了他所在的院系班级,但是他的院系班级是由学生这个主体为桥梁所决定的,存在传递依赖,因此需要单拉出一张表来存储,以满足3NF

    第三范式规则查找以消除没有直接依赖于第一范式和第二范式形成的表的主键的属性。可以为没有与表的主键关联的所有信息建立了一张新表。每张新表保存来自源表的信息和它们所依赖的主键。这样便可升级为第三范式。

    总结

    数据库设计规范化能让我们更好地适应变化,使你能够改变业务规则、需求和数据而不需要重新构造整个系统。


    补充:一般来说第一范式最好理解,第二和第三范式容易混淆:

    • 2NF:非主键列是完全依赖于主键,还是依赖于主键的一部分;3NF:非主键列是直接依赖于主键,还是直接依赖于非主键列。

    关键点还是在于区分部分依赖传递依赖,区分方式是:

    案例:

    订单编号商品编号商品名称商品单价商品数量本商品总价
    00101A122
    00102B248
    00103C3618
    00201A133
    00202B2612
    00203C3927

    分析:
    订单编号好决定了订单信息,商品编号决定商品信息,这都是直接依赖,但是对于本表来说,订单编号+商品编号合起来作为联合主键,这时商品名称就属于是部分依赖


    拓展阅读:

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  • 数据库范式概念以及范式分解详解

    千次阅读 2021-01-03 15:50:49
    整个属性组是码,称为全码(All-key) 范式 第一范式 每个属性不可分割 第二范式关系模式R∈1NF,并且每一个非主属性都完全函数依赖于任何一个候选码,则R∈2NF 第三范式 消除非主属性对于码的传递依赖 若R中不...
    1. 几个重要知识点

      • 平凡函数依赖与非平凡函数依赖

        • X→Y,但Y⊈X则称X→Y是非平凡的函数依赖。
        • X→Y,但Y⊆X 则称X→Y是平凡的函数依赖。
      • 完全函数依赖与部分函数依赖

        在R(U)中,

        • 如果X→Y,并且对于X的任何一个真子集X’, 都有 X’ ↛ Y, 则称Y对X完全函数依赖,记作X → Y。
        • 若X→Y,但Y不完全函数依赖于X,则称Y对X部分函数依赖,记作X → Y
      • 候选码

        设K为R<U,F>中的属性或属性组合。若K → U,则K称为R的一个候选码(Candidate Key)。

        千万需要记住的是候选码与超码之间的区别

      • 超码

        如果U部分函数依赖于K,即K → U,则K称为超码(Surpkey)。

        候选码是最小的超码,即K的任意一个真子集都不是候选码。

      • 主码

        主码是候选码中的任意一个

      • 主属性与非主属性

        • 包含在任何一个候选码中的属性 ,称为主属性(Prime attribute)
        • 不包含在任何码中的属性称为非主属性(Nonprime attribute)或非码属性(Non-key attribute)
      • 全码

        整个属性组是码,称为全码(All-key)

    2. 范式

      • 第一范式

        每个属性不可分割

      • 第二范式

        若关系模式R∈1NF,并且每一个非主属性完全函数依赖于任何一个候选码,则R∈2NF

      • 第三范式

        消除非主属性对于码的传递依赖
        若R中不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z(Z ⊇ Y), 使得X→Y,Y→Z成立,Y ↛ X不成立,则称R<U,F> ∈ 3NF。

        三范式分解

      • BC范式

        消除主属性对码的部分和传递函数依赖

        判断:在关系模式R<U,F>中,如果每一个决定属性集都包含候选码,则R∈BCNF。

      1. 无损连接与保持函数依赖性

        • 无损连接

      在这里插入图片描述

      无损连接判断

      • 保持函数依赖性

      在这里插入图片描述

      一个无损连接的分解不一定具有依赖保持性,反之亦然 !

      1. 三范式分解(范式分解最终的答案并非是唯一的,和分解的顺序有关!)

        • 三范式分解为保持函数依赖的分解

          步骤如下:

        在这里插入图片描述

        例题:

        设R<U, F>,其中:
        U={C, T, H, R, S, G, X, Y, Z},
        F={C→T, CS→G, HR→C,HS→ R, TH→ R, C→X},

        ​ 将R 分解为3NF,且保持函数依赖。

        解:

        1. 求F的最小函数依赖集

          该函数依赖集已经是最小化的

          1. 查看是否有一个函数依赖X->A,且XA=R。

          可以很清楚的看到,并没有这种函数依赖。

        2. 查看R中的某些属性是否并不在F中出现过

          可以很清楚的看到有YZ

        3. 将最小函数依赖集中的每一个依赖左右两边放到一起

          则分解为ρ ={YZ, CTX, CSG, HRC, HSR, THR}
          注:这里的CTX放到一起时因为C → \rightarrow T,C → \rightarrow X

        • 三范式分解既具有无损连接性又能保持函数依赖的分解

          非常简单!在原来的基础上加上候选码中的任意一个即可。

          例如此题中的候选码为HS

          那么在原来的ρ中添加HS即可,但是此处需要注意

          ∵ HS⊆ HSR
          ∴ τ= ρ ={CTX, CSG, HRC, HSR, THR, YZ}为满足要求的分解

      2. BCNF分解(范式分解最终的答案并非是唯一的,和分解的顺序有关!)

        • 如何判定BCNF范式呢?

          很简单!就是看每个函数依赖的左边是否包含候选码,如果其中有一个不含候选码,则不为BCNF范式。

        • 将关系模式转换为BCNF 的无损连接的分解

          ​ 递归下去,直到出现 Φ \Phi Φ或者出现最终的一个依赖符合BCNF约束则停止分解

          ​ 例子1:
          ​ 已知 R (A, B, C), AB为码, 且B->C存在
          ​ 可知:R不满足BCNF
          ​ 设 α \alpha α = B, β \beta β = C
          ​ 则 R 可分解为:
          ​ ( α \alpha α ⋃ \bigcup β \beta β) = (B, C)
          ​ (R – ( β \beta β − - α \alpha α)) = (A, B)

          ​ 例子2:
          在这里插入图片描述

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  • 数据库的设计范式数据库设计所需要满足的规范,满足这些规范的数据库是简洁的、结构明晰的,同时,不会发生插入 (insert)、删除(delete)和更新(update)操作异常。反之则是乱七八糟,不仅给数据库的编程人员...

    引言

    数据库的设计范式是数据库设计所需要满足的规范,满足这些规范的数据库是简洁的、结构明晰的,同时,不会发生插入 (insert)、删除(delete)和更新(update)操作异常。反之则是乱七八糟,不仅给数据库的编程人员制造麻烦,而且面目可憎,可能存储了 大量不需要的冗余信息。

    设计范式是不是很难懂呢?非也,大学教材上给我们一堆数学公式我们当然看不懂,也记不住。所以我们很多人就根本不按照范式来设计数据库。

    实质上,设计范式用很形象、很简洁的话语就能说清楚,道明白。本文将对范式进行通俗地说明,并以笔者曾经设计的一个简单论坛的数据库为例来讲解怎样将这些范式应用于实际工程。

     

    范式说明

    第一范式(1NF):

    数据库表中的字段都是单一属性的,不可再分。这个单一属性由基本类型构成,包括整型、实数、字符型、逻辑型、日期型等。

    例如,如下的数据库表是符合第一范式的:

    字段1字段2字段3字段4
        

    而这样的数据库表是不符合第一范式的:

    字段1字段2 字段3字段4
      字段3.1字段3.2 

    很显然,在当前的任何关系数据库管理系统(DBMS)中,傻瓜也不可能做出不符合第一范式的数据库,因为这些DBMS不允许你把数据库表的一列再分成二列或多列。因此,你想在现有的DBMS中设计出不符合第一范式的数据库都是不可能的。

    第二范式(2NF):

    数据库表中不存在非关键字段对任一候选关键字段的部分函数依赖(部分函数依赖指的是存在组合关键字中的某些字段决定非关键字段的情况),也即所有非关键字段都完全依赖于任意一组候选关键字。

    假定选课关系表为SelectCourse(学号, 姓名, 年龄, 课程名称, 成绩, 学分),关键字为组合关键字(学号, 课程名称),因为存在如下决定关系:

    (学号, 课程名称) → (姓名, 年龄, 成绩, 学分)

    这个数据库表不满足第二范式,因为存在如下决定关系:

    (课程名称) → (学分)

    (学号) → (姓名, 年龄)

    即存在组合关键字中的字段决定非关键字的情况。

    由于不符合2NF,这个选课关系表会存在如下问题:

    (1) 数据冗余:

    同一门课程由n个学生选修,”学分”就重复n-1次;同一个学生选修了m门课程,姓名和年龄就重复了m-1次。

    (2) 更新异常:

    若调整了某门课程的学分,数据表中所有行的”学分”值都要更新,否则会出现同一门课程学分不同的情况。

    (3) 插入异常:

    假设要开设一门新的课程,暂时还没有人选修。这样,由于还没有”学号”关键字,课程名称和学分也无法记录入数据库。

    (4) 删除异常:

    假设一批学生已经完成课程的选修,这些选修记录就应该从数据库表中删除。但是,与此同时,课程名称和学分信息也被删除了。很显然,这也会导致插入异常。

    把选课关系表SelectCourse改为如下三个表:

    学生:Student(学号, 姓名, 年龄);

    课程:Course(课程名称, 学分);

    选课关系:SelectCourse(学号, 课程名称, 成绩)。

    这样的数据库表是符合第二范式的,消除了数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常。

    另外,所有单关键字的数据库表都符合第二范式,因为不可能存在组合关键字。

    第三范式(3NF):

    在第二范式的基础上,数据表中如果不存在非关键字段对任一候选关键字段的传递函数依赖则符合第三范式。所谓传递函数依赖,指的是如 果存在”A → B → C”的决定关系,则C传递函数依赖于A。因此,满足第三范式的数据库表应该不存在如下依赖关系:

    关键字段 → 非关键字段x → 非关键字段y

    假定学生关系表为Student(学号, 姓名, 年龄, 所在学院, 学院地点, 学院电话),关键字为单一关键字”学号”,因为存在如下决定关系:

    (学号) → (姓名, 年龄, 所在学院, 学院地点, 学院电话)

    这个数据库是符合2NF的,但是不符合3NF,因为存在如下决定关系:

    (学号) → (所在学院) → (学院地点, 学院电话)

    即存在非关键字段”学院地点”、”学院电话”对关键字段”学号”的传递函数依赖。

    它也会存在数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常的情况,读者可自行分析得知。

    把学生关系表分为如下两个表:

    学生:(学号, 姓名, 年龄, 所在学院);

    学院:(学院, 地点, 电话)。

    这样的数据库表是符合第三范式的,消除了数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常。

    鲍依斯-科得范式(BCNF):

    在第三范式的基础上,数据库表中如果不存在任何字段对任一候选关键字段的传递函数依赖则符合第三范式。

    假设仓库管理关系表为StorehouseManage(仓库ID, 存储物品ID, 管理员ID, 数量),且有一个管理员只在一个仓库工作;一个仓库可以存储多种物品。这个数据库表中存在如下决定关系:

    (仓库ID, 存储物品ID) →(管理员ID, 数量)

    (管理员ID, 存储物品ID) → (仓库ID, 数量)

    所以,(仓库ID, 存储物品ID)和(管理员ID, 存储物品ID)都是StorehouseManage的候选关键字,表中的唯一非关键字段为数量,它是符合第三范式的。但是,由于存在如下决定关系:

    (仓库ID) → (管理员ID)

    (管理员ID) → (仓库ID)

    即存在关键字段决定关键字段的情况,所以其不符合BCNF范式。它会出现如下异常情况:

    (1) 删除异常:

    当仓库被清空后,所有”存储物品ID”和”数量”信息被删除的同时,”仓库ID”和”管理员ID”信息也被删除了。

    (2) 插入异常:

    当仓库没有存储任何物品时,无法给仓库分配管理员。

    (3) 更新异常:

    如果仓库换了管理员,则表中所有行的管理员ID都要修改。

    把仓库管理关系表分解为二个关系表:

    仓库管理:StorehouseManage(仓库ID, 管理员ID);

    仓库:Storehouse(仓库ID, 存储物品ID, 数量)。

    这样的数据库表是符合BCNF范式的,消除了删除异常、插入异常和更新异常。

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  • 设计关系数据库时,遵从不同的规范要求,设计出合理的关系数据库,这些不同的规范要求被称为不同的范式,各种范式呈递次规范,越高的范式数据库冗余越小。 目前关系数据库有六种范式:第一范式(1NF)、第二范式(2NF...
  • 数据库之六大范式详解

    万次阅读 多人点赞 2019-04-14 15:38:52
    ** ...对于各种范式之间有如下关系: 如下图所示: 1. 第一范式 1NF 定义: 属于第一范式关系的所有属性都不可再分,即数据项不可分。 理解: 第一范式强调数据表的原子性,是其他范式的...
  • 数据库范式学习总结

    千次阅读 2016-05-06 08:55:50
    数据库范式 设计关系数据库时,遵从不同的规范要求,设计出合理的关系型数据库,这些不同的规范要求被称为不 同的范式,各种范式呈递次规范,越高的范式数据库冗余越小。 目前关系数据库有六种范式:第一范式(1...
  • 数据库范式5nfFourth normal form (4NF) is a normal form used in database normalization, in which there are no non-trivial multivalued dependencies except a candidate key. After Boyce–Codd normal form ...
  • 数据库范式

    千次阅读 多人点赞 2018-01-30 10:56:12
    首先要明白”范式(NF)”是什么意思。按照教材中的定义,范式是“符合某一种级别的关系模式的集合,表示一个关系内部各...数据库范式也分为1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF,5NF。一般在我们设计关系型数据库的时候,最多
  • 数据库之间关系

    千次阅读 2021-01-19 09:06:26
    1.多表之间关系 1.一对一:如人和身份证 ,一个人只能一张身份证,一个身份证只能对应一个人 2.一对多:如部门和员工一个部门有多个员工,一个员工只能对应一个部门 3.多对多:如学生和课程一个学生可以选择很...
  • 数据库范式通俗理解

    千次阅读 2017-06-27 17:05:23
    要理解范式,首先必须对知道什么是关系数据库,如果你不知道,我可以简单的不能再简单的说一下:关系数据库就是用二维表来保存数据。(可以参看我给你发的数据库方面的资料)然后你应该理解以下概念: l 实体:...

空空如也

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数据库范式之间的关系